一种电缆pvc材料阻燃剂的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于电缆专用PVC添加剂，尤其涉及一种电缆PVC材料的阻燃剂。
【背景技术】
[0002] 聚氯乙烯(PVC)树脂作为一种历史悠久的热塑性塑料，在电线电缆行业有着广泛 的应用。例如现在生活用的450V/750V及以下绝缘的电线电缆和软线都很多使用PVC作为基 体树脂。随着阻燃PVC电缆料在电子电器、计算机、汽车和航天等领域的广泛应用，对电缆的 阻燃性也有着越来越高的要求。
[0003] PVC电缆由于其中掺入了大量的增塑剂和其他助剂，其耐燃性不足，在燃烧时会产 生对人体有害的HC1气体，HC1还会对金属有很强的腐蚀作用。除了产生有毒气体，还会因为 一些气体燃烧不完全而产生大量的烟雾，严重影响着人民的生命和财产安全。因此，研究开 发低烟、低毒的PVC电缆成为电缆阻燃工业迫切的需求，具有重要的社会价值。
[0004] 在PVC电缆中，我们通常采用加入阻燃剂和阻燃增塑剂的方法来实现其阻燃和抑 烟的效果。具体使用的方法有以下几种：（1)用阻燃的增塑剂替代掉常规的增塑剂。例如常 使用三芳基磷酸酯和烷基二芳基磷酸酯作为增塑剂，它们在燃烧时热分解生成不易挥发的 多磷酸，可以在固体表面形成一层保护膜，隔断与氧气的接触。（2)加入锑化合物、金属氢氧 化物等无机阻燃剂。通常加入的氢氧化铝还具有明显的抑烟作用。（3)在增塑剂含量较高的 时候采用同时加入阻燃增塑剂、无机阻燃剂和阻燃填料的方法。（4)通常还加入抑烟剂。主 要用于PVC电缆料抑烟的有三氧化钼和八钼酸铵等。在PVC电缆料的配方中我们经常需要根 据电缆料不同的用途及阻燃需求来选择合适的阻燃增塑剂与常规增塑剂的配比，这样可以 达到高的性价比。
[0005] PVC电缆料的阻燃性能通常是用氧指数来衡量的，氧指数是指让试样燃烧所需要 的最低的氧浓度。氧指数越大时，阻燃性就越高。通常氧指数在30以上的材料就具有一定的 阻燃性了。
[0006] PVC电缆料中加入了 Al(0H)3，Sb203 ,硼酸锌(ZB)等无机阻燃剂，它们的用量对PVC 的阻燃性能影响很大。随着Sb203的增加，PVC电缆料的极限氧指数呈直线上升趋势，在纳米 Sb2〇3的添加量大于1.5份时，纳米Sb2〇3对PVC的氧指数贡献大于微米级Sb2〇3。但是由于Sb2〇3 价格比较昂贵，所以一般加入Sb 203的量不是很高，只要能保证一定的阻燃性即可。并且加入 的ZB可以用作消烟剂，将ZB与Sb 203复合使用将使得PVC电缆料在具有合适的氧指数的同时 还具有低的生烟量。
【发明内容】
[0007] 本发明人首次提出以钛酸铝-氧化铈作为高聚物尤其是PVC材料阻燃剂，所述钛酸 铝-氧化铈可以与其它常规PVC材料阻燃剂配合使用，具有较高的阻燃能力，氧指数可以达 到35以上，具有添加量小，对环境友好的特点。
[0008] 本发明的技术方案是通过以下方式实现的：
[0009] 本发明公开了一种新型电缆PVC材料阻燃剂，该阻燃剂包括钛酸铝-氧化铈，其用 量为PVC材料总重量的Ι-lOwt%，更优选是3_5wt%。
[0010] 所述钛酸铝-氧化铈阻燃剂颗粒的粒径为10-100微米的阻燃剂颗粒。
[0011] 所述钛酸铝-氧化铈阻燃剂颗粒的制备方法，包括如下步骤:将硝酸铝溶于乙醇中 形成硝酸铝乙醇溶液;钛酸四丁酯溶于乙醇中形成钛酸四丁酯乙醇溶液，并向所述钛酸四 丁酯乙醇溶液中加入钛酸四丁酯质量20-80 %的乙酰丙酮，剧烈搅拌10-30min;按铝、钛摩 尔比2:1将配制好的硝酸铝乙醇溶液缓慢加入到钛酸四丁酯乙醇溶液中；加入硝酸调节混 合液pH值至5-7，最后加入聚乙二醇作分散造孔剂，用量为溶剂体积的0.5-5%，剧烈搅拌得 到钛酸铝溶胶；以硝酸铈溶于水中，形成硝酸铈水溶液，以碳酸氢铵水溶液为沉淀剂按照Ce 和C0,摩尔比1:2-3混合，同时加入混合溶液质量1-2%的聚乙二醇作为分散剂，剧烈搅拌 10-30min，得到碳酸铈溶胶;将钛酸铝溶胶和碳酸铈溶胶按照Ce和A1摩尔比为0.1-10的比 例混合，并剧烈搅拌10_30min后，抽滤干燥，在500-700°C下干燥l_5h，在球磨机中粉碎得到 所述钛酸铝-氧化铈阻燃剂颗粒。
[0012] 所述聚乙二醇的分子量为200-4000。
[0013] 优选所述钛酸铝溶胶和碳酸铈溶胶按照Ce和A1摩尔比为0.5-2的比例混合。
[0014] 所述乙酰丙酮是钛水解抑制剂，乙酰丙酮可以和钛螯合形成稳定的螯合钛结构， 有效抑制钛的水解，保证生成的钛酸铝溶胶均匀，具有良好的吸附能力。
[0015] 本发明相对于现有技术的有益效果如下：
[0016] 采用上述技术方案产生的有益效果在于:开发了钛酸铝-氧化铈作为高聚物尤其 是PVC材料阻燃剂的用途，开发出了新的高聚物无机阻燃剂；（2)本发明添加较少量（1-10wt. % )的钛酸铝-氧化铈即可达到阻燃效果(氧指数L0I 2 40)，与现有技术相比，具有添 加量少、对材料的力学性能恶化程度低，甚至还能提高材料的断裂伸长率；
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
[0018] 钛酸铝-氧化铈阻燃剂颗粒的制备:将硝酸铝溶于乙醇中形成硝酸铝乙醇溶液;钛 酸四丁酯溶于乙醇中形成钛酸四丁酯乙醇溶液，并向所述钛酸四丁酯乙醇溶液中加入钛酸 四丁酯质量20%的乙酰丙酮，剧烈搅拌10-30min;按铝、钛摩尔比2:1将配制好的硝酸铝乙 醇溶液缓慢加入到钛酸四丁酯乙醇溶液中；加入硝酸调节混合液pH值至7,最后加入聚乙二 醇作分散造孔剂，用量为溶剂体积的1 %，剧烈搅拌得到钛酸铝溶胶；以硝酸铈溶于水中，形 成硝酸铈水溶液，以碳酸氢铵水溶液为沉淀剂按照Ce和C0,摩尔比1:2混合，同时加入混合 溶液质量1 %的聚乙二醇作为分散剂，剧烈搅拌30min，得到碳酸铈溶胶;将钛酸铝溶胶和碳 酸铈溶胶按照Ce和A1摩尔比为1的比例混合，并剧烈搅拌lOmin后，抽滤干燥，在550°C下干 燥5h，在球磨机中粉碎得到所述钛酸铝-氧化铈阻燃剂颗粒。
[0019] 实施例1
[0020] 在PVC高聚物添加所述钛酸铝-氧化铈阻燃剂，用量为5wt %。
[0021] 实施例2
[0022]在PVC高聚物添加所述钛酸铝-氧化铈阻燃剂，用量为2wt %。
[0023] 对比例1
[0024] 不添加钛酸铝-氧化铈阻燃剂，其它组分和实施例1相同
[0025] 性能测试：
[0026] 按各实施例所对应的基本配方，按照常规用量和配方加入其它添加剂，如增塑剂 (D0P)、有机锡稳定剂、偶联剂、硬脂酸钙、硬脂酸，然后将上述组分在高速混合机中机械搅 拌均匀，在双轨混炼机上混炼并压制成标准尺寸的样品。并对样品按照ASTMD2863-2000进 行氧指数测试。
[0028] 从表1中可以看出，和空白PVC材料相比，添加了钛酸铝-氧化铈阻燃剂的样品氧指 数大幅提尚，随着用量的增加，氧指数也有所提尚。
[0029] 本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概括。本发明的 所有实施方案都只能认为是对本发明的说明而不是限制，凡是根据本发明的技术内容所作 出的任何细微修改或等同替换，都属于本发明的技术方案之内。
【主权项】
1. 一种新型电缆PVC材料阻燃剂，该阻燃剂包括钛酸铝-氧化铈，其用量为PVC材料总重 量的l-l〇wt%，更优选是3_5wt%。2. 根据权利要求1所述的阻燃剂，其特征在于所述钛酸铝-氧化铈阻燃剂颗粒的粒径为 10-100微米的阻燃剂颗粒。3. -种制备如权利要求1或2所述钛酸铝-氧化铈阻燃剂颗粒的方法，包括如下步骤:将 硝酸铝溶于乙醇中形成硝酸铝乙醇溶液；钛酸四丁酯溶于乙醇中形成钛酸四丁酯乙醇溶 液，并向所述钛酸四丁酯乙醇溶液中加入钛酸四丁酯质量20-80%的乙酰丙酮，剧烈搅拌 10-30min;按铝、钛摩尔比2:1将配制好的硝酸铝乙醇溶液缓慢加入到钛酸四丁酯乙醇溶液 中；加入硝酸调节混合液pH值至5-7,最后加入聚乙二醇作分散造孔剂，用量为溶剂体积的 0.5-5 %，剧烈搅拌得到钛酸铝溶胶；以硝酸铈溶于水中，形成硝酸铈水溶液，以碳酸氢铵水 溶液为沉淀剂按照Ce和COf摩尔比1:2-3混合，同时加入混合溶液质量1-2 %的聚乙二醇作 为分散剂，剧烈搅拌10_30min，得到碳酸铈溶胶;将钛酸铝溶胶和碳酸铈溶胶按照Ce和A1摩 尔比为0.1-10的比例混合，并剧烈搅拌10-30min后，抽滤干燥，在500-700°C下干燥l_5h，在 球磨机中粉碎得到所述钛酸铝-氧化铈阻燃剂颗粒。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于所述聚乙二醇的分子量为200-4000。5. 如权利要求3所述的方法，其特征在于所述钛酸铝溶胶和碳酸铈溶胶优选按照Ce和 A1摩尔比为0.5-2的比例混合。
【专利摘要】本发明公开了一种新型电缆PVC材料阻燃剂，该阻燃剂包括钛酸铝-氧化铈，其用量为PVC材料总重量的1-10wt％。所述钛酸铝-氧化铈可以与其它常规PVC材料阻燃剂配合使用，具有较高的阻燃能力，氧指数可以达到35以上，具有添加量小，对环境友好的特点。
【IPC分类】C08K3/22, C08K3/24, C08L27/06
【公开号】CN105504597
【申请号】CN201610061380
【发明人】郝福
【申请人】郝福
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月29日